Elektromagnetischer Relais-Arbeitsweise | Arten von elektromagnetischen Relais
Elektromagnetisches Relais
Elektromagnetische Relais sind Relais, die durch elektromagnetische Wirkung betrieben werden. Moderne elektrische Schutzrelais sind hauptsächlich auf Mikroprozessoren basiert, aber das elektromagnetische Relais behält seinen Platz. Es wird viel länger dauern, alle elektromagnetischen Relais durch mikroprozessorbasierte statische Relais zu ersetzen. Bevor wir uns mit den Details des Schutzrelaissystems befassen, sollten wir die verschiedenen Arten von elektromagnetischen Relais überprüfen.
Funktionsweise des elektromagnetischen Relais
Praktisch alle Relaisgeräte basieren auf einer oder mehreren der folgenden Arten von elektromagnetischen Relais.
Größenmessung,
Vergleich,
Verhältnismessung.
Die Funktionsweise des elektromagnetischen Relais beruht auf einigen grundlegenden Prinzipien. Abhängig vom Arbeitsprinzip können diese in die folgenden Arten von elektromagnetischen Relais unterteilt werden.
Angezogener Armaturtyp-Relais,
Induktionsplatten-Typ-Relais,
Induktionsbecher-Typ-Relais,
Gebalancierter Balkentyp-Relais,
Bewegliche Spule-Typ-Relais,
Polarisierte bewegliche Eisentyp-Relais.
Angezogener Armaturtyp-Relais
Angezogener Armaturtyp-Relais ist der einfachste sowohl in der Konstruktion als auch in seinem Arbeitsprinzip. Diese Arten von elektromagnetischen Relais können als Größenrelais oder Verhältnisrelais verwendet werden. Diese Relais werden als Hilfsrelais, Steuerrelais, Überstrom-, Unterstrom-, Überspannungs-, Unterspannungs- und Impedanzmessrelais eingesetzt.
Gelenkartige Armaturen und Plunger-Konstruktionen werden am häufigsten für diese Arten von elektromagnetischen Relais verwendet. Von den beiden Konstruktionsdesigns wird die gelenkartige Armatur am häufigsten verwendet.
Wir wissen, dass die Kraft, die auf eine Armatur ausgeübt wird, direkt proportional zum Quadrat des magnetischen Flusses in der Luftspalte ist. Wenn wir den Effekt der Sättigung ignorieren, kann die Gleichung für die Kraft, die die Armatur erfährt, ausgedrückt werden als,
Wobei F die resultierende Kraft, K’ eine Konstante, I der effektive Strom der Armaturspule und K’ die Bremskraft ist.
Die Schwelle für den Betrieb des Relais würde also erreicht sein, wenn KI2 = K’.
Wenn wir die obige Gleichung sorgfältig betrachten, wird klar, dass der Betrieb des Relais von den Konstanten K’ und K abhängt, für einen bestimmten Wert des Spulenstroms.
Aus der oben genannten Erklärung und Gleichung kann zusammengefasst werden, dass der Betrieb des Relais beeinflusst wird durch
Amperewicklungen, die durch die Betriebsspule des Relais entwickelt werden,
Die Größe der Luftspalte zwischen dem Relaiskern und der Armatur,
Bremskraft auf der Armatur.
Konstruktion des angezogenen Typ-Relais
Dieses Relais besteht im Wesentlichen aus einer einfachen elektromagnetischen Spule und einem gelenkten Plunger. Sobald die Spule energisiert wird, wird der Plunger vom Kern der Spule angezogen. Einige NO-NC-Kontakte (Normalerweise Offen und Normalerweise Geschlossen) sind so mechanisch mit diesem Plunger angeordnet, dass die NO-Kontakte geschlossen und die NC-Kontakte geöffnet werden, wenn sich der Plunger bewegt. Normalerweise ist das angezogene Armaturtyp-Relais ein DC-betriebenes Relais. Die Kontakte sind so angeordnet, dass sie nach dem Betrieb des Relais nicht in ihre ursprüngliche Position zurückkehren, selbst wenn die Armatur deenergisiert wird. Nach dem Betrieb des Relais werden diese Arten von elektromagnetischen Relais manuell zurückgesetzt.
Das angezogene Armaturrelais ist infolge seiner Konstruktion und Arbeitsweise instantan
im Betrieb.
Induktionsplatten-Typ-Relais
Induktionsplatten-Typ-Relais besteht hauptsächlich aus einer rotierenden Platte.
Funktionsweise des Induktionsplatten-Typ-Relais
Jedes Induktionsplatten-Typ-Relais arbeitet nach dem bekannten Ferrari-Prinzip. Dieses Prinzip besagt, dass ein Drehmoment durch zwei phasenversetzte Flüsse erzeugt wird, das proportional zum Produkt ihrer Magnitude und Phasenverschiebung zwischen ihnen ist. Mathematisch kann es ausgedrückt werden als-
Das Induktionsplatten-Typ-Relais basiert auf dem gleichen Prinzip wie ein Ammeter, ein Voltmeter, ein Wattmeter oder ein Wattstundenmesser. Im Induktionsrelais wird das Drehmoment durch die Wirbelströme in einer Aluminium- oder Kupferplatte durch den Fluss eines AC-Elektromagneten erzeugt. Hier wird eine Aluminium- (oder Kupfer-)Platte zwischen den Polen eines AC-Magneten platziert, der einen wechselnden Fluss φ erzeugt, der um einen kleinen Winkel hinter I zurückliegt. Da dieser Fluss mit der Platte verknüpft ist, muss in der Platte eine induzierte Spannung E2 entstehen, die um 90° hinter dem Fluss φ zurückliegt. Da die Platte rein ohmsch ist, liegt der induzierte Strom in der Platte I2 in Phase mit E2. Da der Winkel zwischen φ und I2 90° beträgt, ist das resultierende Drehmoment in diesem Fall null. Da,
Um ein Drehmoment im Induktionsplatten-Typ-Relais zu erzeugen, ist es notwendig, ein rotierendes Feld zu erzeugen.
Poleverdunklungsmethode zur Erzeugung von Drehmomenten im Induktionsplatten-Relais
Bei dieser Methode wird die Hälfte des Pols mit einem Kupferring umgeben, wie dargestellt. Lassen Sie φ1 der Fluss des unverdunkelten Teils des Pols sein. Tatsächlich wird der gesamte Fluss in zwei gleich große Teile geteilt, wenn der Pol durch einen Schlitz in zwei Teile geteilt wird.
Da ein Teil des Pols durch einen Kupferring verdunkelt wird, wird in dem Verdunklungsring ein induzierter Strom erzeugt, der einen weiteren Fluss φ2‘ im verdunkelten Pol erzeugt. Der resultierende Fluss des verdunkelten Pols wird also die Vektorsumme von φ1 und φ2 sein. Nennen wir es φ2, und der Winkel zwischen φ1 und φ2 ist θ. Diese beiden Flüsse erzeugen ein resultierendes Drehmoment,
Es gibt hauptsächlich drei Formen der rotierenden Platte für das Induktionsplatten-Relais. Sie sind spiralförmig, rund und vasenförmig, wie dargestellt. Die spiralförmige Gestaltung dient dazu, die sich ändernde Bremskraft der Feder auszugleichen, die sich aufwickelt, während die Platte rotiert, um ihre Kontakte zu schließen. Für die meisten Entwürfe kann die Platte bis zu 280° rotieren, um ihre Kontakte zu schließen. Darüber hinaus sind die beweglichen Kontakte auf der Platte so angeordnet, dass sie die stationären Kontakte auf dem Relaisrahmen treffen, wenn der größte Radiusabschnitt der Platte unter dem Elektromagneten ist. Dies wird getan, um eine zufriedenstellende Kontaktdruck in dem Induktionsplatten-Relais sicherzustellen.
Wo ein schneller Betrieb erforderlich ist, wie bei Differential-Schutz, ist der Drehwinkel der Platte erheblich begrenzt, und daher können kreisförmige oder sogar Leitbleche
in dem Induktionsplatten-elektromagnetischen Relais verwendet werden.
Manchmal ist es erforderlich, dass das Induktionsplatten-Relais erst nach erfolgreicher Inbetriebnahme eines anderen Relais betrieben wird. So werden beispielsweise interlockierte Überstromrelais normalerweise für den Generator- und Busbarschutz verwendet. In diesem Fall wird der Verdunklungsband durch einen Verdunklungsring ersetzt. Beide Enden dieses Verdunklungsringes werden an einem normalerweise offenen Kontakt eines anderen Steuerelements oder Relais angebracht. Wenn letzteres betrieben wird, schließt sich der normalerweise offene Kontakt und macht den Verdunklungsring kurzgeschlossen. Nur danach beginnt die Platte des Überstromrelais sich zu drehen.<
